JPH04282018A - オートマチックトランスミッション用軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オートマチックトラ
ンスミッションに使用する軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のオートマチックトランスミッシ
ョンは、メーカによって種々の機構が採用されているが
、図１１に例示したように、何れの機構においても、回
転部分には、ころ軸受１や針状ころ軸受２等の転がり軸
受が使用されている。

【０００３】ところで、オートマチックトランスミッシ
ョンはその構造上、軸受の潤滑経路が複雑で、油量が決
して十分でない場合もあり、軸受の潤滑条件が厳しい。 また、転動体の相手転走面の仕上げ粗さも、軸受転動体
と比較して大きい場合もあり、油膜破断の点で、軸受に
とって不利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】オートマチックトラン
スミッションに使用される軸受は、潤滑剤の供給が少な
くなる場合及び転動体相手転走面の面粗さが大きい場合
に、転動接触部の油膜形成が不十分となり、転走面表面
にピーリング損傷が発生し、早期剥離の問題が生じるこ
とがある。

【０００５】そこでこの発明は、オートマチックトラン
スミッション用軸受の転動体または軌道輪の表面に独立
した微小凹部形状のくぼみを無数にランダムに形成する
ことによって、転がり接触部の油膜形成能力を高め、ピ
ーリング損傷が発生しないオートマチックトランスミッ
ション用軸受を提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、オートマチックトランスミッシ
ョンに使用される軸受において、転動体または軌道輪の
表面に独立した微小凹部形状のくぼみを無数にランダム
に形成し、くぼみ以外は滑らかな平滑面に形成し、粗さ
の大きさを軸方向及び円周方向で同程度とした構成を採
用したものである。

【０００７】更にこの発明は、表面粗さを、軸方向と円
周方向のそれぞれについて求めてパラメータＲＭＳで表
示したとき、軸方向面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向面粗
さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１
．０以下となり、併せて表面粗さのパラメータＳＫ値が
軸方向及び円周方向の何れもマイナスとなるようにし、
前記微小なくぼみの占める表面積比率が１０〜４０％で
ある構成を採用したものである。

【０００８】

【作用】転動体または軌道輪の表面に独立した微小凹部
形状のくぼみを無数にランダムに形成し、その表面粗さ
を、軸方向と円周方向のそれぞれについて求めてパラメ
ータＲＭＳで表示したとき、軸方向面粗さＲＭＳ（Ｌ）
と円周方向面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／Ｒ
ＭＳ（Ｃ）が１．０以下となり、併せて表面粗さのパラ
メータＳＫ値が軸方向及び円周方向の何れもマイナスと
なるようにし、前記微小なくぼみの占める表面積比率が
１０〜４０％、微小なくぼみの平均面積は等価円直径３
μｍφ以下を除いて整理したとき、３５〜１５０μｍ２
　としたので、転動面の油膜形成率が向上し、厳しい潤
滑条件下においても転動面にピーリング損傷が発生せず
、長寿命を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１０】図１と図２は、オートマチックトランスミ
ッション用の転がり軸受を例示している。図１はころ軸
受１であり、外輪３と内輪４の間に多数のころ転動体５
を組込んだ構造になっている。

【００１１】また、図２は保持器付の針状ころ軸受２で
あり、外輪６内に組込んだ針状ころ転動体７を保持器８
で一定間隔の配置に保持し、転動体７で軸９を支持する
構造になっており、軸９が内輪に該当し、針状ころ転動
体７との当接面が転動面となる。

【００１２】上記各例の転がり軸受において、ころ転動
体５及び針状ころ転動体７の表面が独立した無数の微小
凹形状のくぼみによってランダムな方向の微小粗面５ａ
、７ａに形成され、くぼみ以外は滑らかな平滑面に形成
され、この微小粗面５ａ、７ａは、面粗さを転動体５、
７の軸方向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータＲ
ＭＳで表示したとき、軸方向面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周
方向面粗さＲＭＳ（Ｃ）の比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ
）を１．０以下、例えば、０．７〜１．０にすると共に
、表面粗さのパラメータＳＫ値が軸方向、円周方向とも
マイナス、例えば−１．６以下になっている。

【００１３】上記のような転動面の粗面条件を得るため
の表面加工処理は、特殊なバレル研磨によって、所望す
る仕上面を得ることができる。

【００１４】前記パラメータＳＫ値とは、表面粗さの分
布曲線の歪み度（ＳＫＥＷＮＥＳＳ）を指し、ガウス分
布のような対称形分布はＳＫ値が０となるが、パラメー
タＳＫ値を円周方向、軸方向とも−１．６以下とした設
定値は、表面凹部の形状、分布が油膜形成に有利な範囲
である。

【００１５】上記転動体５、７の転動面に設ける微小な
くぼみの占める表面積比率は１０〜４０％の範囲である
と共に、微小なくぼみの等価円直径は１５０μｍφ以下
であり、微小なくぼみの平均面積は、等価円直径３μｍ
φ以下を除いて整理したとき３５〜１５０μｍ２　にな
っている。

【００１６】なお、図１と図２では転動体５、７の表面
に微小粗面５ａ、７ａを施したが、軌道輪である内輪又
は外輪の転動面に同様の微小粗面を形成してもよい。

【００１７】図３に標準ころの仕上げ面状況を、また、
図４に転動体表面又は内外輪の転動面に施した微小粗面
加工の仕上げ面状況を比較して示した。

【００１８】前記微小なくぼみの定量的測定を行なうに
は、転動体表面を拡大し、その画像から市販されている
画像解析システムにより定量化できる。

【００１９】画像の白い部分は表面平坦部、微小なくぼ
みは黒い部分として解析する。例えば、（株）ピアスの
ＬＡ−５２５画像解析システムを用いて解析すると、先
ず原画の濃淡を強調フィルターで明確化し、その後非常
に微細な黒い部分である等価円直径３μｍφ以下はノイ
ズイレーサーで除去する。

【００２０】ノイズイレーサーで除去した後に残された
微小なくぼみの大きさ、分布、微小なくぼみの表面積比
率を求め、転動体表面を評価するものである。

【００２１】次に、針状ころ軸受のころ転動体の表面に
微小なくぼみの面積比率、くぼみの平均面積、平均等価
直径等の異なる状況を与え、ラジアル荷重による耐久寿
命試験を行なった結果について説明する。

【００２２】寿命試験に用いたニードル軸受は、図５に
示すように、外径Ｄｒ＝３８ｍｍ、内径ｄｒ＝２８ｍｍ
、転動体７の直径Ｄ＝５ｍｍ、長さＬ＝１３ｍｍで、１
４本の転動体を用いた保持器８付の軸受である。

【００２３】また、使用した試験装置は、図６に概略図
で示したようなラジアル荷重試験機２１を使用し、回転
軸２２の両側に試験軸受Ａを取付け、回転と荷重を与え
て試験を行なうものである。

【００２４】試験に用いたインナーレース（相手軸）の
仕上は研削仕上のＲｍａｘ　０．４〜４μｍである。ア
ウターレース（外輪）は研削仕上Ｒｍａｘ１．６μｍで
何れの場合も共通である。

【００２５】また、試験条件は以下の通りである。

【００２６】 軸受ラジアル荷重　　　　１４６５ｋｇｆ回転数　　　
　　　　　　　　　　　３０５０ｒｐｍ潤滑剤　　　　
　　　　　　　　　　タービン油図７は微小なくぼみの
面積比率と耐久寿命の結果を、また図８は微小なくぼみ
の平均面積と耐久寿命の結果を示している。

【００２７】図７と図８の結果より、耐久寿命は面積比
率で１０％以上、平均面積で３５μｍ２　以上のものが
、計算寿命に対する耐久寿命（Ｌ１０）の比で４以上と
なり、耐久寿命に効果がある。

【００２８】上記の耐久寿命試験は針状ころ軸受の転動
体表面に微小なくぼみを設けて行なったが、転がり軸受
における内輪又は外輪の転動面もしくは転動体の表面と
転動面の両者に微小なくぼみを設けても、前記試験結果
を同様の耐久性の向上効果が認められる。

【００２９】なお、微小なくぼみの面積比率が３０％以
上、平均面積１２０μｍ２　以上は、接触有効長さが減
少し、長寿命の効果は減少する傾向にある。

【００３０】また、転動体仕上げ面の油膜形成能力の確
認及び耐ピーリング性について、２円筒の試験機を用い
て、自由転がり接触条件下で、本発明軸受及び従来軸受
と同一の表面状態の試験片を用いて、加速ピーリング試
験をおこなった。接触部の油膜形成状態の確認は、直流
電気抵抗法により測定した金属接触率により行い、一定
試験時間後、試験円筒表面のピーリング発生の有無を確
認した。

【００３１】 　　試験条件 　　　　　　　　最大接触面圧　　　　　　２２７　　
ｋｇｆ／ｍｍ２　　　　　　　　　周速　　　　　　　
　　　　　　　４．２　　ｍ／ｓ（２０００ｒｐｍ）　
　　　　　　　潤滑剤　　　　　　　　　　　　オート
マチックトランスミッション油　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（デキシロンタイ
プ）　　　　　　　　負荷回数　　　　　　　　　　４
．８×１０５　（４時間）　　　　　　　　印加電圧　
　　　　　　　　　６０　　ｍＶ　　　　　　　　通電
電流　　　　　　　　　　３　　　　ｍＡこの試験によ
る油膜形成率（＝１００％−金属接触率）は、図９と図
１０に示すとおりであり、本発明軸受の仕上げ面の油膜
形成率は従来軸受に比較して運転開始時で３０％程度向
上した。

【００３２】また、試験開始後約２．５時間（繰り返し
負荷回数３．０×１０５　）で、ほぼ完全に油膜が形成
されることが確認された。

【００３３】更に、従来軸受の仕上げ面では、長さ０．
２ｍｍ程度のピーリングの発生、進展が無数に認められ
たのに対し、本発明軸受の仕上げ面では、損傷は認めら
れなかった。

【００３４】

【効果】以上のように、この発明によると、転動体また
は軌道輪の表面に独立したランダムな微小凹部を形成し
、凹部の面積率及び平均面積を一定範囲に抑えるように
したので、転動面の油膜形成に有利となり、厳しい潤滑
条件下にあるオートマチックトランスミッション用の軸
受においても転動面にピーリング損傷の発生がなく、従
って軸受の長寿命化によりオートマチックトランスミッ
ションの耐久性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ころ軸受の断面図

【図２】針状ころ軸受の断面図

【図３】従来の転動体表面の仕上面状況を示す説明図

【
図４】本発明の転動体表面の仕上面状況を示す説明図

【
図５】寿命試験に用いたニードルころ軸受の断面図

【図
６】試験装置の概略図

【図７】微小くぼみの面積比率と耐久寿命の試験結果を
示すグラフ

【図８】微小くぼみの平均面積と耐久寿命の結果を示す
グラフ

【図９】従来軸受の金属接触率を測定したグラフ

【図１
０】本発明軸受の金属接触率を測定したグラフ

【図１１
】オートマチックトランスミッションの断面図

【符号の説明】

１　　ころ軸受 ２　　針状ころ軸受 ３　　外輪 ４　　内輪 ５　　ころ転動体 ５ａ　　微小粗面 ６　　外輪 ７　　針状ころ転動体 ７ａ　　微小粗面 ８　　保持器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　オートマチックトランスミッションに
   使用される軸受において、転動体または軌道輪の表面に
   独立した微小凹部形状のくぼみを無数にランダムに形成
   し、くぼみ以外は滑らかな平滑面に形成し、粗さの大き
   さを軸方向及び円周方向で同程度とした転がり軸受。
2. 【請求項２】　　表面粗さを、軸方向と円周方向のそれ
   ぞれについて求めてパラメータＲＭＳで表示したとき、
   軸方向面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向面粗さＲＭＳ（Ｃ
   ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１．０以下とな
   り、併せて表面粗さのパラメータＳＫ値が軸方向及び円
   周方向の何れもマイナスとなるようにし、前記微小なく
   ぼみの占める表面積比率が１０〜４０％である請求項１
   に記載したオートマチックトランスミッション用軸受。
3. 【請求項３】　　微小なくぼみの等価円直径が１５０μ
   ｍφ以下であり、等価円直径３μｍφ以下を除いて整理
   したとき、平均面積は３５〜１５０μｍ２　である請求
   項１に記載したオートマチックトランスミッション用軸
   受。